Суміш для зміцнення порушених гірських порід

Суміш для зміцнення порушених гірських порід, що включає рідке натрієве скло, яка відрізня ється тим, що містить як отверджувач етилсилікат-40, як каталізатор отвердіння - зв'язуюче КП-1, а як модифікатор - пдрофобізуючу рідину 136157М при наступному співвідношенні компонентів, мас ч Рідке натрієве скло 60,0 Етилсилікат-40 8,0-8,8 Зв'язуюче КП-1 0,4-1,6 Пдрофобізуюча рідина 136-157М 0,4-1,0 Винахід відноситься до гірничої справи і призначений для зміцнення порушених гірських порід методом нагнітання Відома полімерсілікатна суміш, в якій для отримання зв'язної речовини холодного отвердження використовують кремнійорганічні сполуки [1] при наступному співвідношенні компонентів, мас % Рідке скло 20-30 Ефір ортокремнієвої кислоти 0,6-4,0 Алкілхлорсілан 0,2-2,0 Кислотостійкий наповнювач інше Недоліком цієї суміші є присутність твердих часток кислотного наповнювача, які не можуть проникати в дрібні тріщини при нагнітанні суміші, підлягають фільтрації і тим самим змінюють склад композиції Крім того, застосований як отверджувач алкілхлорсілан нестійкий і легко гідролізується вологою повітря з виділенням пари соляної кислоти Не розглянуте питання компенсації усадкових напружень, виникаючих при твердінні полімерсилікатної суміші Відома клейова композиція на основі рідкого скла [2], що містить, об % Рідке скло 30-40 Кремнєфторістий натрій 1-2 Ферросиліцій 58-69 Недоліком цієї композиції є необхідність нагріву до 70 - 100 °С для проведення екзотермічної реакції гідролізу ферросиліція і спінювання Як отверджувач , і спінювача використовуються порошки кремнєфторіду і ферросиліція, тобто ця композиція не є гомогенною і не може бути використана для зміцнення порушених порід методом нагнітання Найбільш близькою до винаходу, що пропонується, за технічною суттю та результатом, що досягається, є органо-мшеральна суміш для зміцнення гірських порід [3], що має наступний зміст компонентів, мас ч Натрієве рідке скло 50,0 Полмзоцианат 50,0 Олігоефіракрілат МГФ-9 8,7-21,2 Гідроокис натрію 3,6-6,5 Тріхлоретілфосфат 5,7-11,4 Каталізатор УП 606/2 0,17-0,20 Однак максимальна адгезійна МІЦНІСТЬ (аадг) вищеназваної суміші, що становить 1,61МПа, недостатня для склеювання порід з МІЦНІСТЮ ЩОДО розривання більш ніж 1,61МПа (піщанистий сланець має строзр = 3 - 5МПа, а пісковик - ар03р = 8 15МПа) Ця суміш не саморозширюється у процесі затвердіння, в ній не скомпенсовані усадкові напруження, що знижує ефективність зміцнення, також відсутні дані про час гелеутворення суміші, що ускладнює її застосування Суміш містить ШКІДЛИВІ та дорогі органічні сполуки полмзоцианат, трихлоретілфосфат і поліамш УП 606/2 В основу винаходу поставлено завдання створення суміші для зміцнення порушених гірських порід, що включає рідке натрієве скло, яка додатково містить активізуючі речовини, такі як етцлсилікат-40, зв'язуюче КП-1 і пдрофобізуюча рідина со о 44032 136-157M, що дозволяє забезпечити високу адгезійну МІЦНІСТЬ суміші, придатної для зміцнення порушених гірських порід методом нагнітання, зі здатністю саморозширення у процесі ствердження Поставлена задача вирішується тим, що до складу суміші для зміцнення порушених гірських порід, що вміщує рідке натрієве скло, згідно з винаходом, додаються як отверджувач етілсилікат40, як каталізатор ствердження -зв'язувальне КП1, як модифікатор - пдрофобізуюча рідина 136157М при наступному співвідношенні компонентів, мас ч Рідке натрієве скло 60,0 Етилсилікат-40 8,0-8,8 Зв'язуюче КП-1 0,4-1,6 Гідрофобізуюча рідина 1360,4-1,0 157М Порівняний аналіз суміші, що заявляється, з прототипом дозволяє зробити висновок, що суміш, яка заявляється, відрізняється від відомої уведенням нових компонентів отверджувача - етилсиліката-40 (розчин поліетоксісілоксанів в тетраетоксісілані, ГОСТ 26371-84), каталізатора - зв'язуюче КП-1 (суміші поліефірів ортокремнієвої кислоти ТУ6-02-5-38-92) і модифікатора пдрофобізуючої рідини 136 - 157М (метілпдросілоксанового полімеру ТУ-6-02-694-76) Таким чином, суміш, що заявляється, відповідає критерію "новизна" Сукупність ВІДМІТНИХ ознак, що містить спільне застосування в певних вагомих співвідношеннях етилсилікату-40, зв'язуюче КП-1 та пдрофобізуючої рідини 136-157М, у відомих технічних рішеннях Компоненти суміші Рідке натрієве скло Етилсилікат-40 Зв'язуюче КП-1 Рідина 136-157М Полмзоціанат Олігозфіракрілат МГФ-9 Гідрозакис натрію Трихлоретілфосфат Каталізатор УП 606/2 Висока адгезійна МІЦНІСТЬ суміші, що заявляється, досягається тим, що застосовані в якості отверджувача і каталізатора стверджування ефіри ортокремнієвої кислоти і розчину поліетоксісілоксанів у тетраетоксісілані взаємодіють з рідким склом і при їх гідролізі утворюється не тільки гель кремнієвої кислоти, але і відбувається прискорення реакції утворення полімерних сполук з високою адгезійною МІЦНІСТЮ Введення метілпдросілоксанового полімеру додає суміші здібність до розширення, оскільки при м гідролізі в лужному середовищі утворюється газоподібний водень, що пінить суміш, яка заявляється, у час м ствердження Суміш, що заявляється, складається з двох робочих рідин (компонентів) Компонент А містить рідке натрієве скло Компонент Б (кремнійорганічна частина) містить етцпсилікат-40, зв'язуюче КП-1 і пдрофобізуючу рідину 136 - 157М У лабораторних умовах визначені оптимальні концентрації компонентів скріпляючих композицій, що забезпечують виконання вимог до сумішей для зміцнення порушених гірських порід методом нагнітання МІЦНОСТІ при відриві - не менша за 1,61МПа) і що мають здатність саморозпилюватись у процесі ствердження Для експериментальної перевірки суміші, що заявляється, були підготовлені 10 різних сумішей, 8 з яких показали оптимальні результати Таблиця 1 Прототип [3] І 60 70 02 02 2 60 80 04 04 3 60 80 06 04 4 60 84 06 04 5 60 84 06 08 6 60 84 1,0 08 7 60 86 8 60 88 9 60 88 10 60 90 12 10 14 10 16 10 18 10 11 6 42 85 02 50 50 1 МІЦНІСТЬ, 1 55 2 1 94 3 1 89 4 1 98 5 2 44 14760-69 Результати випробувань приведені в таблиці 2 У таблиці 2 показані адгезійна МІЦНІСТЬ при склеюванні зразків з піщанистого сланцю сумішами, що заявляються, кратність пінення зразків, час гелеутворення сумішей і характеристики відомої суміші (прототипу) Таблиця 2 Суміші 6 7 8 9 10 Прототип 2 33 2 55 2,54 2 49 Розшарування 1 61 вспіню- 1 23 1 24 1 33 1 32 1 25 1 42 Власти воет Кратність вання, раз "ІСТОТНІ ВІДМІННОСТІ" Зміст компонентів сумішей, мас ч У таблиці 1 представлені варіанти 1-Ю сумішей, що пропонуються, і співвідношення компонентів в прототипі Вибір оптимального співвідношення компонентів суміші заснований на результатах вимірювання адгезійної МІЦНОСТІ клейового шва склеєних зразків з піщанистого сланця ар03р = 3 - 5МПа Зразки випробовували на МІЦНІСТЬ при відриві згідно ГОСТу Адгезійна МПа раніш не використовувалась і приводить до отримання суміші з високою адгезійною МІЦНІСТЮ, здатної саморозширюватись, що задовольняє критерію 1 47 1 55 1 64 44032 Час гелеутворення, 33 6 30 0 29 0 28 9 26,8 21 6 179 158 131 хв При виборі композицій, що задовольняють вимогам по адгезійній МІЦНОСТІ, яка більша, ніж 1,61МПа, були виключені варіанти 1,10 сумішей (табл 1,2) Варіант 1 виключений з розгляду, оскільки він має меншу адгезіину МІЦНІСТЬ (1 55МПа) в порівнянні з прототипом (1 61МПа) Варіант 10 виключений з розгляду, оскільки він розшаровується при змішанні компонентів і його нагнітання в порушений гірський масив здійснити неможливо Уведення етилосилікату-40 приводить до підвищення адгезійної МІЦНОСТІ і не відбивається на кратності вспінювання і швидкості ствердження (варіанти 3,4) Уведення зв'язуйте КП-1 збільшує кратність вспінювання і швидкість реакції (варіанти 5,6) Застосування пдрофобізуючої рідини 136 157М сприяє збільшенню адгезійної МІЦНОСТІ І ШВИДКОСТІ ствердження (варіанти 4,5) Таким чином, використання активізуючих компонентів, що пропонуються у вказаних співвідношеннях, дозволяє отримати суміш для зміцнення порушених гірських порід з високою адгезійною МІЦНІСТЮ (арозр = 2,55МПа) Винахід може знайти застосування в гірничій справі для підвищення ефективності гірничого виробництва в складних гірничо-геологічних умовах і підвищенні безпеки робіт (за рахунок усунення одного з основних травмуючих чинників у вугільних шахтах - обвалення гірських порід), шляхом зміцнення вміщуючого виробку порушеного гірського масиву методом нагнітання, а також при проведенні тунелів і будівництві усіх видів підземних споруд, в промисловому і цивільному будівництві для зміцнення конструкцій і підмурівків, для зміцнення грунтів на зсувонебезпечних територіях, запобігання гірським обвалам та ш Джерела інформації 1 А с СССР №1209644 Заявка № 3650166/29-33, заявл 10 10 83, опубл 07 02 86 Бюл № 5 Полимерсиликатная смесь С Н Лыс, Г М Спивакидр Кп 3 04 В 19/04 2 А с СССР № 417454 Заявка № 1761759/23-5 заявл 20 03 72, опубл 28 1174 Бюл № 8 Клеєвая композиция И И Ярополов Кп 3 09 J 1/02 3 Патент Российской Федерации № 2021519 Заявка № 4882699/03 заявл 51 11 90, опубл 15 10 94 Бюл № 19 Органоминеральный состав для упрочнения неустойчивых горных пород В В Кара, Ю Н Цедрик, С П Морозов и Н Л Леонтьева Кл Е21 D 11/10, 21/00 (прототип) ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90